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BC-Nukleinsäuren (Fach) / DNA-Replikation (Lektion)
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- In welche Abschnitte lässt sich die DNA-Replikation unterteilen? Durch was zeichnen sie sich aus? 1. Initiation= Beginn der DNA-Replikation 2. Elongation= DNA-Synthesephase 3. Termination= Phase, in der die Replikation gestoppt wird
- Wo beginnt die DNA-Replikation? Was ist er? Wie viel gibt von diesem im Menschen/Bakterien? 1. Am „ori“=origin of replication=Replikationsursprung 2. Ein spezieller DNA-Abschnitt im Genom 3. Im human Genom: ca. 30.000 „oris“ & im zirkulärem Genom des Bakteriums nur 1 ori!
- Welche Enzyme sind wichtig für die Initiation? 1. Helikase 2. Topoisomerase 3. Einzelstrang-bindende Proteine wie RPA=Replikationsprotein A
- Was macht die Helikase? Besonderheit? 1. Trennt doppelsträngige DNA in Einzelstränge durch Spaltung der H-Brücken zwischen den komplementären Basen! 2. Dies geschieht unter ATP-Verbrauch!
- Was machen die Topoisomerasen? Gründe? 1. Entwinden DNA-Einzelstränge → 1. Grund: Verändern die DNA-Topologie = räumliche Struktur der DNA → 2. Grund: Senkung der Torsionsspannung → Verhinderung von Strangbrüchen!
- Wodurch unterscheiden sich Topoisomerase Typ I von Typ II 1. Typ I: wirkt an einem der beiden DNA-Stränge, benötigt kein ATP 2. Typ II: wirkt an beide DNA-Stränge, benötigt ATP
- Was verhindert das RPA durch seine jeweilige Bindung an die 2 Einzelstränge? 1. die Reassoziation der Einzelstränge
- Welche Enzyme sind wichtig für die Elongation? 1. Primase 2. DNA-Polymerase 3. Ligase
- Was macht die Primase? 1. synthetisiert Primer an die Enden der DNA-Einzelstränge!
- Was ist ein Primer? 1. RNA-Stück aus 5-10 Nucleotiden
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- Wozu benötigt man den Primer? 1. Für die DNA-Synthese
- Wie funktioniert nämlich die DNA-Synthesephase? Primer hat eine freie 3‘-OH-Ende, welches das alpha-Phosphat der Desoxyribonucleosidtriphosphate=Bausteine der DNA wie dATP, dGTP. dCTP, dTTP nucleophil angreift und sie dadurch über eine Esterbindung durch die DNA-Polymerase an den zu ihnen komplementären DNA-Einzelstrang knüpft!
- Was passiert zusammenfassend mit dem DNA-Einzelstrang? 1. Er wird um ein Nucleotid verlängert!
- Was wird bei diesem Prozess freigesetzt? Was passiert im nächsten Schritt mit diesem Molekül? 1. Pyrophosphat wird freigesetzt 2. Wird dann durch eine Pyrophosphatase in 2 Phosphate gespaltet
- Wie unterscheidet man DNA-Einzelstränge? Man unterscheidet zwischen Leitstrang und Folgestrang → Beide werden gleichzeitig repliziert!→ immer in 5‘ zu 3‘- Richtung! 1. DNA-Replikation am Leitstrang erfolgt kontinuierlich! Es wird nur ein 1 Primer benötigt ! 2. DNA – Replikation am Folgestrang erfolgt diskontinuierlich=Pro Abschnitt werden 1000 bis 2000 Nucleotide an Folgestrang geknüpft und es wird für jeden Abschnitt ein Primer benötigt! => Entstehung von Okazaki-Fragmenten!
- Was erfolgt nach der DNA-Synthese? Welches Enzym wirkt und was macht es? 1. Proofreading 2. Exonucleasen 3. Entfernen falsch gepaarte Nucleotide in 3‘ zu 5‘- Richtung!
- Was erfolgt nach dem Proofreading? Welche Enzyme wirken? 1. Die Entfernung der Primer durch Rnase H und Flap-endonuclease vom Typ 1, kurz FEN 1
- Was entsteht durch die Entfernung der Primer an Leit- und Folgestrang? Was mit diesen machen? 1. Lücken 2. DNA-Polymerase füllt Lücken durch Knüpfung von komplementären Nukleotiden an Folge-und Leitstrang 3. Bis die Enden der DNA-Einzelstränge aufeinanderstoßen
- Was macht die Ligase dann mit den Enden der DNA-Einzelstränge? 1. verbindet sie! 3. Zu Erinnerung: Es gibt ein 3‘-OH-Ende und ein 5‘-Phosphat-Ende!
- Wie genau erfolgt die Verbindung der Enden durch Ligase? 1. Übertragung eines AMP-Rests auf das 5‘-Phosphat-Ende! -> Energierecihe Phophorsäreanhydridbindung entsteht! 2. Abspaltung von AMP → Energiefreisetzung 3. Energie wird genutzt um 3‘-OH-Ende mit 5-Phophatende über ein Esterbindung zu verbinden!
- Wie erfolgt der Stopp der Replikation im Rahmen der Termination? 1. Durch Bindung von Terminationsproteine an sog. Terminationssequenzen!